KR860000816B1 - 촬상관 전자총 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

촬상관 전자총

제1도는 촬상관의 개략구성을 나타낸 도면.

제2도는 종래의 2극형 전자총의 주요부를 나타낸 확대단면도.

제3도 및 제4도는 각각 본 발명에 관한 2극형 전자총의 주요부를 나타낸 확대단면도.

제5도는 제4도의 전자총의 전체구성을 나타낸 단면도.

제6a도, 제6b도는 축방향거리에 대한 축상전위 및 축상전류밀도를 나타낸 도면.

제7도는 본 발명과 종래예의 비임특성을 비교해서 나타낸 도면.

제(a도∼제8d도는 본 발명 전자총의 제작공정을 설명하기 위한 도면.

제9도는 본 발명의 다른 실시예의 주요부 확대단면도.

제10도는 중간 격자의 인가전압과 비임전류의 관계를 나타낸 그래프.

제11도는 중간 격자의 인가전압과 비임발산각의 관계를 나타낸 그래프.

제12도는 중간 격자의 인가전압과 음극의 방사전류밀도와의 관계를 나타낸 그래프.

제13도, 제14도 및 제15도는 각각 본 발명의 실시예의 요부확대 단면도.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 음극 22 : 전자방사면

30 : 제1격자 31 : 제1의 전극

32 : 평판부 34 : 요부

35 : 제2의 전극 39 : 제1의 미소개구

40 : 제2격자 41 : 제4의 전극

46 : 제5의 전극 47 : 제2의 미소개구

48 : 제6의 전극 50 : 중간격자

51 : 제3의 전극 52 : 개구

본 발명은, 촬상관 전자총에 관한 것으로, 특히 전자비임을 형성하는 전자군의 속도분포의 확대를 작게 억제한 2극형 전자총의 전극구성에 관한 것이다.

비디콘형 촬상관에서는, 피사체조도에 대응한 전하패턴을 광도전막 위에 발생시켜, 전자총으로 발생시킨 전자비임으로 광도전막위를 주사하므로서,전하패턴을 순차 방전하고, 이 방전에 대응한 충전전류를 신호로 해서 외부에 꺼내고 있다. 피사체에 따라 한번 발생된 전하는 통상은 1회의 비임주사로 그 전량이 방전되는 일은 없고, 이 때문에 피사체가 없어져도, 다음회 이후의 주사에 있어서 잔류전하에 대응한 위사신호가 잔상으로서 발생하고, 움직이는 피사체의 화질을 열화시킨다.

특히, 저지형 광도전막을 사용한 촬상관에 있어서는, 광도전막이 갖는 정전용량과, 주사전자비임이 갖는 비임저항과의 곱으로 결정되는 시정수를 가진 잔상이 주체이며, 이것은 통상 용랑성잔상이라고 불리운다. 비임저항은 전자비임을 형성하는 전자군의 속도분포와 등가이면, 저잔상을 실현하는 전자비임은 전자군의 속도분포가 좁아야 할 필요가 있다.

음극으로부터 방출된 전자군은 맥스웰분포를 한 속도분포를 하고 있으나, 가느다란 비임을 형성하는 과정에 있어서 비임의 전류밀도가 상승하고, 전자 상호간의 쿠울롱력에 의해서 생기는 에너지완화현상 때문에 속도분포가 확대되고, 잔상특성이 열화한다는 것이 알려져 있다. 이 현상은 버어슈에(Boersch)효과라고 불리우고, 속도분포의 확대율은, 축상전류밀도 J(z)와 축상정위 V(z)에 대해서 J(z)^1/3/V(z)^1/2에 대체로 비례한다는 것이 알려져 있다.

따라서 저잔상을 목적으로 하는 전자총에서는, 될 수 있는한 비임의 전류밀도상승을 억제할 필요가 있으며, 이 목적을 위해서 음극에 대향하는 제1격자를 음극에 대해서+전위로 동작시키는 2극형 전자총이 제안되고 있다.

이상적인 저잔상 전자총은, 음극으로부터 축에평행으로 전자를 방출시켜, 전류밀도가 높은 크로스오우버를 형성하지 않는, 소위 층류비임을 갖는 것이다, 그러나 촬성관 전자총에서는 높은 조도의 피사체에 대해서도 비임부족을 일으키지 않도록 피사체의 조도에 따라서 제 1격자의 인가전압을 제어하므로서, 음극의 방사전류밀도를 상승시켜서 큰 비임전류량을 발생시키는 소위 자동비임제어(A.B.O.)동작이 요구된다. 이와같이 비임전류량의 동적범위를 넓게 할 필요성에서 종래의 2극형 전자총에서는 크로스오우버형의 구성으로 되어 있으며, 더우기 크로스오우버점이 제1격장에 가까운 축상전위의 낮은 위치에 형성되기 때문에, 속도분포폭 확대의 억제가 충분하지는 못했다.

본 발명은, 종래의 2극형 전자총을 개선하고, 보다 저잔상으로, 더우기 낮은 음극부하(음극방출전류밀도)로 보다 큰 비임전류를 발생시킬 수 있는 전자총을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 2극형 전자총에 있어서는, 제1격자의 미소개구부 근처에 발산전자렌즈를 형성하고, 이 발산렌즈에 의해서 제1격자개구를 통과한 전자비임을 한번 발산시켜, 크로스오우버점을 제1격자개구에서 떨어진 축상전위가 높은 위치에 형성시키므로서, 전자군의 속도분포폭 확대를 보다 작게 억제하고, 동시에 제2격장에 형성된 미소개구를 통과하는 비임전류를 증대시키는 것을 특징으로 하고있다.

본 발명의 설명을 위해서, 먼저 비디콘형 촬상관의 구성에 대해서 간단하게 설명함과 동시에, 종래의 2극형 전자총에 대해서 설명한다.

비디콘형 촬상관으로서는 여러가지의 타입이 있으나, 그 일례로서 전자접속,전자편향형 촬상관을 제1도에 나타낸다.

제1도는 비디콘형 촬상관의 개략구성을 나타내며, 도면에 있어서, (1)은 음극, (2)는 히이터, (3)은 제1격자, (4)는 제2격자, (5)는 제3격자, (6)은 그물형상전극을 가진 제4격자, (7)은 광도전막 타기트(target), (8)은 집속코일 (9)는 편향코일이다. 음극(1)에서 방출된 전자비임은(10)은, 제1격자(3), 제2격자(4)로 구성되는 전자총으로 가늘게 성형되고, 집속코일(8)에서 발생하는 자계렌즈에 의해서 타기트(7) 위에 결상되어, 편향코일(9)에서 발생하는 자계에 의해서 주사된다. 여기서는 전자집속·전자편향형 촬상관을 예로서 설명하였으나, 본 발명은 음극(1)에서 제2격자(4)까지의 전자총부에 관한 것으로서, 비임의 집속, 편향방식에는 관계가 없으며, 어떠한 방식의 촬상관에고 적용할 수 있다.

제2도는 종래의 2극형 전자총의 주요부를 나타낸 확대단면도로서, (1)은 음극면, (3)은 제1격자, (13)은 제1격자에 형성된 미소개구, (4)는 제2격자, (14)는 제2격자(4)에 형성된 미소개구, (10)은 음극면(1)의 중심에서 방출된 전자의 궤도를 나타낸다. 각 전극의 인가전압은, 음극을 OV로 하고, 제1격자(3)에 3∼20V의+전압, 제2격자(4)에 약 300V의+전압이 인가된다.

제1격자개구(13)를 통과한 전자비임은 개구를 통과후 즉시 집속되고, 제1격자(3)에 가까운 위치에 크로스오우버(15)를 형성한다.

다음에 본 발명에 의한 2극형 전자총에 대해서 설명한다. 제3도 및 제4도는 각각 본 발명에 관한 2극형 전자총의 주요부를 나타낸 확대 단면도이다. 제3도의 실시예에서는 제1격자(30)를 구성하는 평판부(32)의 두께를 두껍게 하고, 이 평판부(32)의 중심부에 형성하는 요부(34)의 내경 D₁에 대해서 그 패임깊이 T₁를 D₁/2이상으로 한다. 패임이 깊어지므로서, 제2격자(40)에 의해서 생기는 전계를 차폐하는 효과가 생기고, 제1격자개구(36)의 근처에 발산렌즈가, 형성되고, 개구(36)를 통과하는 전자비임(112)은 한번 발산하여, 제1격자개구(36)에서 떨어진 점에서 크로스오우버(115)를 형성한다. (100)은 음극면(22)의 중심에서 방출된 전자의 궤도를 나타낸다. 또 (42) (45) (47)은 각각 제2격자(40)의 평판부, 요부, 미소개구이다.

제4도에 나타낸 실시예에서는, 제1격자(30)와 제2격자(40)의 사이에 개구(52)를 가진 중간격자(50)를 착설하고, 이 중간격자(50)에 의해서 제1격자개구(36)근처에 발산렌즈를 형성하고 있다.

이 중간격자(50)에는 제1격자(30)와 같거나, 혹은 보다 낮은 전압을 인가하는 것이 바람직하며, 특히 중간격자(50)의 전위를 음극(20)과 같은 전위로 하면, 스템리이드선을 증가하는 일이 없어 보다 호적하다.

또한 본 발명의 전자총을 제5도를 사용해서 상세하게 설명한다. 제5도는 제4도에 나타낸 전자총의 전체구성을 나타낸 단면도이다. 전자총은, 우단에 폐성단(22)을 가진 원통상의 슬리브(21)와 원통 슬리이브(21)내에 배치된 히이터(23)를 포함한 열음극(20)을 구비한다. 폐성단(22)은 전자방사재로 만들어진 입자를 가지고, 평면형상의 음극면을 부여한다. 히이터(23)는 음극면의 입자로부터 전자가 방사하는데 필요한 열을 부여한다. 열 음극(20)에서 도면에 나타낸 바와 같이 중심축(0)에 대해서 제1격자(30), 중간격자(50) 및 제 2격자(40)가 서로 간격을 두어서 동축적으로 배설되어 있다.

제1격자(30)는 컵형상의 모전극판(31)과 원판(35)으로 구성된다. 이 컵형상 모전극판(31)은 음극면에 근접해서 대체로 평행으로 위치한 평판부(32)와, 슬리이브(21)에 동심적으로 슬리이브(21)보다도 큰 내경을 가지고, 열음극(20)의 방향에 연장된 원통부(33)을 갖추고 있다. 평판부(32)는 그 중심부에 개공(34)이 형성되어 있다. 이러한 모전극판(31)은 프레스에 의해서 용이하게 얻어진다. 원판(35)은 평판부(32)의 개공(34)의 직경보다도 크고 또한 원통부(33)의 내경보다도 작은 직경을 가지고, 이 원판(35)은 개공(34)에 동심적으로 컵형상 모전극판(31)과 전기적으로 접촉하고, 그리고 평판부(32)의 음극면에 가까운 쪽면에 배치되어 있다. 이 원판(35)은 평판부(32)의 두께보다 얇은 두께를 가지고 그 중심부에 평판부(32)의 개공(34)보다도 상당히 작은 개구(36)가 동심적으로 형성되어 있다. 그래서, 모전극판(31)의 개공(34)은 개구(36)를 가진원판(35)에 의해서 부분적으로 폐성되는, 요부(34)가 형성된다. 개구(36)가 제1격자(30)에 있어서의 미소개구를 부여한다.

또한, 상술한 설명에서는, 제1격자(30)를 컵형상 모전극판(31)과 원판(35)으로 구성하였으나, 평판부(32)의 중심부에 개공(34)을 형성하는 대신 원형의 요부를 형성하고, 그 요부의 중심에 개구(36)를 형성해서 두전극판(31)과 원판(35)을 일체로 구성해도 된다. 또, 개구(36)를 그 직경이 음극면에 가장 가까운 쪽에서 가장 적고, 음극면으로부터 떨어질수록 커지도록 테이퍼형상으로 형성해도 된다. 개구(36)를 테이퍼형상으로 하므로서, 개구(36)의 내벽에서 생기는 산란전자에 기인하는 비임직경의 증대를 억제할 수가 있는 이점이 있다.

중간격자(50)는 원형의 평판(51)으로 구성되고, 이 평판(51)은 제1격자(30)의 평판부(32)에 근접해서, 대체로 평행으로 배치되어 있다. 평판(51)에는 그 중심부에 개공(52)이 형성되고, 이 개공은 인접하는 제1격자(30)의 개공(요부)(34)와 대체로 같거나 혹은 보다 큰 직경을 가지고, 그 중심축은 전자총의 관축 0(도면에서는 1점쇄선으로 표시)과 일치하고 있다. 또한 중간격자(50)의 평판(51)은 제 8(a)도에 나타낸 바와 같이 접시형상평판으로 구성해도 된다. 접시형상평판은, 프레스에 의해서 용이하게 얻어지며, 평판보다 강도의 점에서 뛰어나고 바람직하다.

제2격자(40)는 제1격자(30)와 마찬가지로 컵형상의 모전극판(41)과 얇은 원판(46)과 원형평판의 받침판(48)으로 구성된다. 이컵형상모전극판(41)은 제1격자(30)의 평판부(32)와 대체로 평행으로 위치한 평판부(42a)와 제1격자의 원통부(33)와 동심적으로 대체로 같은 내경을 가지고,음극(20)과 반대방향으로 연장된 원통부(43)와 음극(20)에서 가장 먼 부분에 설형상부(44)를 갖추고 있다. 평판부(42a)에는 그 중심부에 제공(45a)이 형성되고, 이 개공은 인접하는 중간격자(50)의 개공(52)과 대체로 같거나, 혹은 보다 큰 직경을 가지고, 그 중심축은 전자총의 관축 0과 일치되어 있다. 이 모전극판(41)은 프레스에 의해서 형성된다. 받침판(48)은 평판부(42a)의 직경과 대체로 같거나, 혹은 보다 큰 직경의 개공(45b)을 가진 원형평판부(42b)로 이루어지며, 모전극판(41)과 전기적으로 접촉하고, 그리고 이 받침판(48)은 설형상부(44)의 음극면에서 먼쪽면에 개공(45b)과 개공(45a)의 중심축을 대체로 일치시켜서 원판(46)은 받침판(48)의 개공(45b)위에 동심적으로 받침판 및 모전극판(41)과 전기적으로 접촉하고, 그리고 받침판(48)의 평판부(42b)의 음극면에서 먼쪽면에 배치되어 있다. 이렇게 해서, 평판부(42b)의 개공(45b)의 원판(46)에 의해서 폐성되고, 모전국판(41)의 평판부(42a)와 받침판(48)의 평판부(42b)에 의해서 제2격자(40)의 실효적인 평판부(42)를 형성하고 개공(45a)과 개공(45b)에 의해서 직경 D₂, 깊이 T₂의 실효적인 요부개공(45)(제4도 참조)를 형성한다.

원판(46)은 실효적인 평판부(42)의 두께보다 얇은 두께를 가지고, 그 중심부에 평판부(42)의 실효적인 제공(45)의 직경보다 상당히 작은 직경을 가진 개구(47)가 형성되어 있다. 이 개공(47)이 제2격자(40)에 있어서의 미소개구를 부여한다. 또한, 상술한 설명에서는, 실효적인 평판부(42)및 개공(45)을 모전극판(41)과 받침판(48)으로 구성하였으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 받침판(48)을 사용하지 않고 모전극판(41)의 평판부(42a)의 두께를 두껍게 하고, 이 평판부의 중심부에 개공(45)을 형성해서, 이 평판부에 직접 원판(46)을 배치해도 된다. 이것은, 실효적 평판부(42)의 (께요두부(45)의 깊이) T₂가 그다지 크지않을때 특히 유효하다. 더우기는, 원판(46)을 사용하지 않고, 모전극판의 평판부에 직경 D₂, 깊이 T₂의 요부를 형성하고 이 요부의 중심에 개구(47)를 형성하므로서, 모전극판만으로 제2격자를 구성해도 된다. 또한, 모전극판(41)은 형상은 컵형상에 한하지 않고, 원형평판 형상 또는 제 8(a)도에 나타낸 바와 같은 다단컵형상 등 여러가지의 형상을 채택할 수 있다.

다시 본 발명의 전자총을 제4도의 구조를 예로 구체적인 수치를 들어서 상세히 설명한다.

본 발명의 전자총에서는, 음극(20)과 제1격자(30)의 간곡 l₁(음극면(22)과 원판(35)과의 간극)이 약 0.07∼0.2mm, 제1격자(30)와 중간격자(50)과의 간극 l₂(제1격자의 평판부(32)와 중간격자의 평판(51)과의 간극)이 약 0.1∼0.5mm, 중간격자(50)와 제2격자(40)와의 간극 l₃(중간격자의 평판(51)과 제2격자의 평판부(42)와의 간곡)이 약 0.1∼1.5mm가 되도록 각 격자를 배치하는 것이 바람직하다.

제1격자에 있어서의 평판부(32)의 두께(요부(34)의 깊이 T₁는 약 0.1∼0.2mm, 개공(요부)(34)의 직경 D₁은 약 0.4∼1.0mm, 원판(35)의 두께 t₁는 약 0.02∼0.05mm, 개구(36)의 직경 d₁은 약 0.01∼0.3m이다.

제2격자에 있어서의 실효적 평판부(42)의 두께(요부(45)의 깊이) T₂(제5도와 같이 제2격자(40)가 복수대의 전극판(41)(46)(48)으로 구성될 때는 모전극판(41)의 평판부(42a)의 음극측단면에서 원판(46)의 음극측단면까지의 관측방향의 거리에 대응한다)는 약 0.1∼1.0mm, 요부(45)의 직경 D₂(제5도의 구조예에서는 모전극판(41)의 평판부(42a)에 형성한 개공(45a)의 직경에 대응한다)는 D₁과 대체로 같거나, 커도 D₁의 2배이하이며, 원판(46)의 두께 t₂는 t₁과 마찬가지로 0.02∼0.05mm, 개구(47)의 직경 d₂는 약 0.01∼0.3mm이다. 공간 격자에 관해서는, 평판(51)의 두께 T₃가 약 0.03∼1.0mm, 개공(52)의 직경 D₃이 D₁과 대체로 같거나 약간 크다.

각 전극의 인가전압에 관해서는, 음극(20)의 전압을 0V로 하고, 제1격자(30)에는 비교적 저위의+전압, 예를들면 약 3∼15V가 중간격자(50)에는 제1격자와 같거나, 혹은 보다 낮은 전압, 예를들면 음극과 동일한 0V가, 제2격자(40)에는 비교적 고위의+전압, 예를들면 약 300V가 인가된다. 또한, 이들 전압은 타기트와 반대측의 유리포위기 단부에 형성된 스템을 개재해서 촬상관의 외부로부터 공급되는 것은 말할 것도 없는 것이다.

다음에 본 발명에 의한 전자총의 비임특성에 대해서 설명한다.

제6(a)도와 제6(b)도는 음극으로부터의 방향거리 Z에 대한 축상전위 V_(Z)및 축상전류밀도 J_(Z)를 제2도에 나타낸 종래예와 제4도에 나타낸 본 발명 전자총에 대해서 각각 나타낸 것이다. 제6(a)도에 나타낸 종래예의 특성에 비해서 제6(b)도에 나타낸 본 발명 전자총의 특성은, 축상전위 V_(Z)(실선으로 도시)의 음극근처의 상승이 완만하며, 축상전류밀도 J_(Z)(점선으로 도시)의 피이크치(크로스오우버점에 상당한다)는 음극으로부터 먼쪽의 축상전위가 높은 위치에 형성되어 있으며, 전자군의 속도분포폭 확대의 억제가 보다 강하게 되어있다.

제7도는 제1격자(30)의 전압 E_C1에 대한 제2격자의 미소개구(47)를 통과하는 비임전류 i_B와, 음극중심점의 전류밀도(음극부하) ρc와의 관계를 하기의 표에 나타낸 종래예와 구체예 1,2에 대해서 각각 나타낸 것이다.

[표]

제7도에 있어서, 실선으로 표시되는 곡선(71)(72)및 (73)은 각각, 본 발명에 관한 구체예1, 구체예2 및 종래예의 비임전류 i_B를 나타내고, 점선으로 나타낸 곡선(74)및 (75)는 각각 본 발명 전자총(구체예 1 및 구체예 2)및 종래예의 음극부하 ρc를 나타낸다. 제7도에 따라서 본 발명에 관한 전자총의 특성을 종래예와 비교하면, 곡선(71)(72)과 곡선(73)에서 명백한 바와 같이 본 발명 전자총은, 동일한 E_C1에 대해서 비임전류 i_B치가 종래예보다 크며, 더우기 C_C1에 대한 i_B가 종래예보다 급곡선이 되어 있다. 이것은 발산렌즈계를 가진 본 발명 전자총이 보다 예리한 비임집속을 하고 있음을 나타내고 있다. 한편, 음곡부하 ρc에 대해서 비교하면(곡선(74)및 (75)참조), 본 발명 전자총은 동일한 E_C1에 대해서 보다 낮은 값으로되어 있으며, 차일드-랜그뮤어(Child-Langmuir)의 식에서 부여되는 이론치에 대체로 일치하고 있으며, ρc∞E_C1 ^3/2의 관계로 되어있다. 이것은, 본 발명 전자총에서는, 제1격자개구부의 근처는 전위변화가 완만하고, 제2격자의 전위로 형성되는 전계의 효과가 차폐되어 있기 때문이다. 이것에 대해서 종래예에서는, 제1격자개구 근처에서의 전위 변화가 크며, 음극중심부에는 제2격자전위로 형성되는 전계의 효과에 의해서, 보다 강한 전계가 작용하고 부하가 상승한다. 특히 E_C1가 작을때에 이 효과가 현저해지며 이론치로부터 크게 무너져버린다.

제1격자에+의 전위를 인가하는 2극형 전자총에서는, 음극의 수명, 신뢰성이 가장 중요한 점이나, 본 발명에 의하면 종래예에 비해서, 보다 낮은 음극부하로 보다 큰 비임전류를 발생할 수가 있고, 상술한 수명신뢰성의 점에서 극히 유리하게 된다.

또, 상가의 구체에 1및 2에서 명백한 바와 같이, 본 발명 전자총에서는 제2격자의 미소개구(47)의 직경을 작게해도 비임전류 i_B의 저하가 적으므로, 종래예보다 작은 개구를 사용하는 것이 가능해지고, 촬상관의 해상도향상에 대해서도 유리하게 된다.

이상 설명한 바와같이 본 발명 전자총에 의하면, 크로스오우버점을 축상전위가 높은 위치에 형성하고 전자군의 속도분포 확대를 보다 억제할 수가 있으며, 더우기 보다 낮은 음곡부하로 큰 비임전류를 발생할 수 있고, 음곡의 수명신뢰성, 촬상관의 해상도향상, 잔상의 저감의 점에서 극히 유리한 전자총을 실현할 수 있다.

또한 본 발명 전자총에 있어서는, 특히 제2격자의 실효적요부(실효적 평판부(42)의 개공)(45)의 내경D₂을 중간격자의 개공(52)의 내경 D₃을 크게 구성하므로서 전국 상호간의 편심에 의해서 생기는 전자비임의 편향량을 보다 작게 억제할 수가 있는 효과가 있다. 이것에 대해서, 본 발명에 전자총의 제작공정의 일례를 나타낸 제 8(a)도∼제8(d)를 사용해서 설명한다.

제 8도에 있어서, (60)은 제3격자(본 발명에는 직접적으로 관계하지 않는다.), (70)은 센터핀, (71)은 스페이서, (72)는 비이드유리, (37)은 제1격자(30)의 고정편, (61)은 제3격자(60)의 고정편이다. 먼저, 제8(a)도에 나타낸 바와 같이, 각 격자는 센터핀(70)과 스페이서(71)에 의해서 중심축과 간곡이 설정되고, 비이드유리(72)에 의해서 고정된다.

이 전자총은, 제2격자의 실효적요부(모전극판(41)의 개공)(45)의 내경 D₂이 중간전극의 개공부(52)의 내경 D₃보다 크게 구성되어 있는 점이 특징이며, 여기서는 D₁=D₃=0.65mmψ에 대해서, D₂는 D₁+l₃=0.65+0.2=0.85mmψ에 대체로 같게 하여, D₂=0.9mmψ로 하였다. 다른 전극치수는 상기 구체예 1과 같다.

다음에 이와 같이 해서, 일체화된 전극군에 미소개공을 가진 박판을 설치하는 방법을 나타낸다, 먼저 제8(b)도에 나타낸 바와 같이, 중간전극(50)의 개공(52)의 중심축을 기준으로 해서 개공(미소개공)(36)을 가진 박판(35)을 제1격은 모전극판(31)에 설치한다. 이 방법으로서는, 개공되지 않는 박판(35)을 고정한 후에, 예를 들면 광학적 수단에 의해서 중간전극(50)의 개공(52)의 원주위로부터 중심축을 구하고, 레이저가 공등에 의해서 개공(미소개공)(36)을 형성하는 방법이다. 또는 부식등에 부식등에 의해서 미리 개공(미소개공)(36)을 형성한 박판(35)을 중간전극(50)의 개공(52)의 중심축에 맞추어서 고정하는 방법이 취해진다. 이때, 본실시예에서는 제2격자의 요부(모전극판(41)의 개공)(45)의 내경 D₂을 중간전극의 개공(52)의 내경 D₃보다 크게 구성하고 있으므로, 중간전극과 제2격자와의 사이에 편심이 생겨도, 제1격자의 미소개공(36)을 용이하게 중간전극의 개공(52)의 중심축에 맞추어서 설치할 수 있다. 다음에 제8(c)도에 표시한 바와 같이, 개공(미소개공(47)을 가진 박판(46)을 받침판에 고정한 부품을 준비하고, 제8(d)도에 나타낸 바와 같이, 광학적 수당등에 의해서 제1격자의 미소개공(93)과 제2격자의 미소개공(47)과의 (중심축을 맞춘 상태)이며, 제1격자의 개공(미소개공)(36)은 중극간전의 개공(52)의 중심축에 맞추어서 설치되어 있기 때문에, 제1격자의 미소개공(36), 중간전극의 개공(52)및 네2격자의 미소개공(47)의 모든 중심축이 일치하게 된다)로 받침판(48)을 모전극판(41)에 고정한다. 그리고, 제1격자의 컵형상 모전극판(31)내에 음극(도시하지 않음)을 설치해서, 전자총조립을 완료한다. 이와 같이 본 실시예에 의하면, 예를들면 센터핀의 외경과 각 모전극판의 개공내경과의 사이에 존재하는 공차에 의해서 전극상호간에 편심이 생겨도, 제1격자의 미소개공, 중간전극의 개공 및 제2격자의 미소 개공의 모든 중심축을 용이하게 일치시킬 수가 있으므로, 전국군 상호간의 편심에 의해서 생기는 전자비임의 편향량을 작게 억제할 수가 있으므로서 비임전류특성의 불균형이 적고, 안정된 특성을 나타내는 발산렌즈계를 구비한 2극형 전자총을 실현할 수 있다.

이상의 설명에서는, 제1격자의 인가전압을 제어해서 비임전류량을 제어할 경우에 대해서 설명하였으나, 본 발명 전자총에 의하면, 제1격자의 인가전압을 제어하는 대신에 중간격자의 인가전압을 제어하므로서 음극의 방사전류밀도를 거의 변화시키는 일없이 비임전류량을 제어할 수가 있고, 음극의 수명 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다. 제9도는 본 발명 전자총의 다른 실시예의 주요부를 나타낸 확대단면도이며, 중간격자에 펄스전압을 인가해서 큰 비임전류를 발생시킬 경우를 나타낸다. 또한 도면에 있어서, 제4도 또는제5도와 동일 또는 균등부분은 동일부호를 기입하고, 그 설명은 생략한다. 본 실시예 전자총에서는, 통상의 촬상동작시에는, 음극(20)의 전압을 0V로 해서 제1격자(30)에 약 5V, 제2격자(40)에 약 300V, 중간격자(50)에 소정의 전압(전개치 V_C3(V), 예를들면 0V)를 인가해서, 제1격자의 미소압구부 근처에 발산전자렌즈를 형성하고, 크로스오우버의 전류밀도를 낮게 억제한 전자비임을 발생시킨다. 그리고, 강한 빛을 받았을 경우에는, 그 강한 입사광에 대응하는 광전변환면을 주사하는 기간에만 펄스전압(전압치 V_C3(V), 예를 들면 80V을 중간격자의 전압에 중첩해서, 피이크치 E_C3=V_C3+V_C3(V)의 전압을 인가하므로서, 개구(47)를 통과하는 비임전류를 증대시켜서 ABO동작을 행한다.

여기서, 중간격자의 인가전압과 비임전류와의 관계에 대해서 설명한다. 제10도는 l₁=0.1mm, l₂=l₃=0.2mm, T₁=0.13mm, D₁=0.65mm, t₁=0.03mm, d₁=0.1mm, T₂=0.3mm, D₂=0.65mm, t₂=0.03mm d₂=0.03mm, T₃=0.25mm, D₃=0.65mm인 총자총(구체예 3)에 있어서 제1격자의 약 5V, 제2격자의 약 300V를 인가한 조건으로 중간격자의 인가전압치 E_C3(V)를 바꿨을때의 제2격자의 미소개구(47)를 통과하는 비임전류의 변화의 일례를 나타낸 그래프이다. E_C3를-수 10V부터 순차 증가시키면, 비임전류도 대체로 인가전압의 증가에 따라서 증가하며, E_C3가 약 80V일때(도시의 β점), 최대가 된다. 그리고, E_C3를 더욱 증가시키면, 비임전류는 그것에 따라서 감소한다. 따라서 ABO동작시의 인가펄스전압으로서+의 전압을 인가할 경우는, 통상의 동작점을 α점(E_C3=0V)근처에 선정하고, ABO동작점을 β점(E_C3=80V)근처에 선정하는 것이 바람직하다. α점, β점은 전극구조에 따라서 변동하나, 예를 들면 중간전극에 인가하는 전압중 직류전압치 V_C3를 약 -2.0∼20V로 하고, ABO동작시에 인가되는 전압의 피이크치 E_C3가 약 60∼130V가 되도록+의 펄스전압 V_C3을 인가하면 된다. 일례로서, V_C3을 약 0V, V_C3를 약 80V로 하고, E_C3를 약 80V로 하므로서, ABO동작시의 비임전류로서 4μA이상의 대전류를 얻을 수가 있었다.

또, ABO동작시의 인가펄스전압으로 해서-의 전압을 인가하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 통상의 동작점을 γ점(E_C3=200V)근처에 선정하고, ABO동작점을 β점근처에 선정하면 된다. 예를 들면, 직류전압치 V_C3를 약 150∼250V로 하고, ABO동작시에 인가되는 전압의 피이크치 E_C3가 약 60∼130V가 되게-의 펄스전압 V_C3를 인가하는 것이다. 일례로서, V_C3을 200V, V_C3를 -120V로 하고, ABO동작시의 피이크치 E_C3를 80V로 하고, 4μA이상의 대전류를 얻을 수가 있었다.

제11도는 구체예 3의 전자총에 대해서 중간격자의 인가전압치 E_C3를 바꾸었을때의 개구(47)를 통과하는 비임의 발산각을 나타낸 그래프이다. 촬상관에 있어서는, 상기 비임발산각 1°(0.017rad)정도로 억제하는 것이 편향수차의 점에서 바람직하나, 본 실시예에 의하면, 동작점 α로부터 γ의 넓은 범위에 걸쳐서, 비임발산각은 0.017rad이하로 억제되고, 통상의 동작시 및 ABO동작시에 있어서도, 편향수차에 대해서 악영향을 미치는 일은 없다.

제12도는, 중간전극의 인가전압치 E_C3를 바꾸었을때 의음극상의 중심축 0과 교차하는 점에서의 방사전류밀도의 값을 나타낸 그래프이다. E_C3를 -20V에서 300V까지 바꾸어도, 전류밀도의 변화량은 18%정도이며 본 발명 전자총에 의하면, 중간격자의 인가전압을 통상의 동작점(α점 혹은 γ점)에서 ABO동작점(β점)으로 바꾸어도 음극의 방사전류 밀도는 실질상 일정치가 되어있다.

이상 설명한 바와같이, 본 실시예에 의하면, 통상의 동작시 및 ABO동작시에 있어서 음극에 대향하는 제1격자의 인가전압은 일정치로 유지되기 때문에, 음극의 방상전류밀도를 거의 변화시킴이 없이, 큰 비임 전류를 얻을 수가 있고, 음극의 수명 및 신뢰성의 향상에 큰 효과를 갖는다.

제13도, 제14도 및 제사도는 각각 본 발명의 실시예의 주요부를 나타낸 확대단면도이다. 제13도의 실시예는 중간전극(50)의 원판(51)의 개공(52)의 직경 D₃와 제2격자(40)의 원판부(42)의 개공요부(45)의 직경 D₂을 제1격자(30)의 원판부(32)의 개공요부(34)의 직경 D₁에 비해서 크며 1.2mm로 한 예이다. 다른 전극치수는 구체예 3과 동일하다. 제14도의 실시예는 중간격자(50)의 원판(51)의 판두께 T₃를 얇게 0.05mm로 하고, 중간격자(50)와 제2격자(40)와의 간격 l₃를 0.4mm로 한 예이다. 다른 전극치수는 구체예 3과 동일하다. 또, 제15도의 실시예는, 제2격자(40)를 중간격자(50)에서 멀리 서떨어지게 배치하고, 제2격자(40)와 중간격자(50)와의 간격 l₃을 1.25mm로 한 예이다. 다른 전극치수는 구체예 3과 동일하다. 어느 실시예에 있어서도, 비임전류특성, 비임발산각특성 및 방사전류밀도특성은, 구체예 3과 대체로 같은 특성을 나타내고, 음극의 방사전류밀도를 거의 변화시키는 일없이, 전자비임의 전류량을 제어할 수가 있고, 본 발명은 음극 제1격자, 중간격자 및 제2격자로 구성되는 2극형 전자총이면, 그 전극치수에 관계없이 적용할 수 있다.

또, 상술한 설명에서는, 중간격자가 한개인 경우에 대해서만 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 복수의 중간격자를 배치하는 것도 가능하다.

Claims (19)

1. 전자를 방출하는 음극(20)과, 그 후단에 배치되어 음극에 대해서+의 전압을 이가한 제1의 미소개구(36)를 가진 제1격자(30)와, 그 후단에 배치되어 제1격자보다 높은+의 전압을 인가한 제2의 미소개구(47)를 가진 제2격자(40)로 이루어지고, 상기 제1격자(30)와 상기 제2격자(40)의 사이에서 상기 제1의 미소개구(36)근처에 발산전자렌즈를 형성한 것을 특징으로 하는 촬상관 전자총.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1격자(30)는, 상기 제1의 미소개구(36)를 중심으로 한 요부(34)를 가진 평판부(32)를 포함하고, 상기 요부(34)의 깊이 T₁가 그 내경 D₁의 1/2이상이며, 상기 요부에 의해서 상기 제2격자에서 생기는 전계를 차폐하므로서 상기 발산전자렌즈를 형성함을 특징으로 하는 촬상관 전자총.
3. 제2항에 있어서, 제1격자(30)는 상기 제1의 미소개공(36)의 직경 d₁보다 큰 직경 D₁의 요부(34)가 형성된 평판부(32)가 상기 음극(20)의 전자방상면(22)에 대체로 평행으로 배치된 제1의 전극(31)과, 상기 음극(20)과 상기 제1의 전극(31)사이에서 상기 제1의 전극과 전기적으로 접속되고 상기 제1의 미소개공(36)을 가진 제2의 전극(35)으로 이루어지고, 상기 제2의 전극에 의해서 상기 제1의 전극의 평판부에 형성된 상기 제공을 폐성하므로서 상기 요부를 형성한 것을 특징으로 한 촬상관 전자총.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1격자(30)와 제2격자(40)와의 사이에 배치되고, 제1격자의 인가전압과 같거나 혹은 낮은 전압을 인가한 개구(52)를 가진 중간격자(50)를 구비하고, 상기 중간격자에 의해서 상기 발산전자렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 촬상관 전자총.
5. 제4항에 있어서, 상기 중간 격자(50)에 인가하는 전압을, 상기 음극(20)에 인가하는 전압과 같게한것을 특징으로 한 촬상관 전자총.
6. 전자를 방출하는 음극(20)과, 그 후단에 배치되어 음극에 대해서 +전압을 인가한 제1의 미소개구(36)를 가진 제1격자(30)와, 그 후단에 배치되어 제1격자보다 높은+전압을 인가한 제2의 미소개구(47)를 가진 제2격자(40)와, 상기 제1및 제2격자의 사이에 배치되어 개구(52)를 가진 중간격자(50)로이루어진 것을 특징으로 하는 촬상관 전자총.
7. 제6항에 있어서, 상기 중간격자(50)에 상기 제1격자의 인가전압과 같거나 혹은 낮은 전압을 인가해서, 상기 제1격자의 상기 제1의 미소개구 근처에 발산전자렌즈를 형성한 것을 특징으로 한 촬상관 전자총.
8. 제7항에 있어서, 상기 중간격자에 인가하는 전압을, 상기 음극에 인가하는 전압과 같게 한 것을 특징으로 한 촬상관 전자총.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1격자에 인가하는 전압을 제어해서 상기 제2으 미소개구(47)를 통과하는 전자비임의 전류량을 제어하는 것을 특징으로 한 촬상관 전자총,
10. 제9항에 있어서, 상기 제1격자(30)에 인가하는 전압을 3V∼15V의 범위내에서 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상관 전자총.
11. 제6항에 있어서, 상기 중간격자(50)에 인가하는 전압을 제어해서 상기 제2의 미소개구(47)를 통과하는 전자비임의 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자총.
12. 제11항에 있어서, 상기 중간격자에 펄스전압을 인가해서 상기 전자비임의 전류량을 증대시키는 것을 특징으로 하는 전자총.
13. 제12항에 있어서, 상기 펄스전압을 인가했을때의 상기 중간격자에 인가전압이 60V∼130V인 것을 특징으로 하는 전자총,
14. 제11항에 있어서, 상기 전자비임의 발산각이 대체로 1도 정도인 것을 특징으로 하는 전자총.
15. 제11항에 있어서, 상기 중간격자(50)가 상기 제1격자(30)의 극히 근처에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자총.
16. 제15항에 있어서, 상기 중간격자의 배치된 위치가 제1격자로부터 0.1mm∼0.5mm인 곳에 있는 것을 특징으로 하는 전자총.
17. 제6항에 있어서, 상기 제1격자(30)는 상기 제1의 미소개구(36)의 직경 d₁보다 큰 직경 D₁의 요부(34)가 형성된 평판부(32)가 상기 음극(20)의 정자방사면(22)에 대체로 평행으로 배치된 제1의 전극(31)과 상기 음극(20)과 상기 제1의 전극(31)사이에서 상기 제1의 전극과 전기적으로 접속되고 상기 제1의 미소개구(36)를 가진 제2의 적극(35)으로 이루어지며, 상기 중간격자(50)는 개구(52)가 형성되고 상기 제1격자의 상기 평판부(32)와 대체로 평행으로 배치된 제3의 전극(51)으로 이루어지고, 상기 제2격자(40)는 상기 제2의 미소개구(47)보다 큰 직경 D₂의 개구(45a)가 형성된 평판부(42a)가 상기 제3의전극(51)과 대체로 형행으로 배치된 제4의 전극(41)과 이 전극에 상기 음극의 반대측에서 전기적으로 접속되고, 상기 제2의 미소개구(47)를 가진 제5의 전극(46)으로 이루어진 것을 특징으로 한 촬상관 전자총.
18. 제17항에 있어서, 상기 제2격자(40)는, 다시 상기 제4의 전극(41)의 상기 평판부(42a)에 형성된 개구(45a)와 대체로 같은 직경 D₂의 개구(45b)를 가지고, 이 평판부(42a)와 대체로 평행으로 배치된 제6의 전극(48)을 가지고, 상기 제5의 전극(46)이 상기 제6의 전극(48)을 개재해서 상기 제4의 전극(41)에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한 촬상관 전자총.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제4의 전극(41)의 상기 평판부(42a)에 형성된 상기 개구(45a)의 직경 D₂이 상기 제3의 전극(51)에 형성된 상기 개구(52)의 직경 D₃보다 큰 것을 특징으로 한 촬상관 전자총.

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